Целенаправленное применение остаточных инсектицидов внутри помещений меняет возрастную структуру Aedes aegypti и потенциал передачи арбовируса

Учебный сайт

Исследование проводилось в Мериде, крупнейшем городе на юго-востоке Мексики, а также столице штата Юкатан. Плотность населения Мериды составляет 3889 человек на км.² и общая численность населения ~ 900 000 человек по переписи 2020 года. Согласно системе классификации климата Кеппена, климат в Мериде относится к тропической саванне. В городе круглый год наблюдаются высокие температуры, среднегодовой максимум составляет 33,5 ° C. Температура может превышать 38 °C в самые жаркие месяцы, май и июнь, а самые низкие температуры колеблются от 17,2 °C до 21,7 °C в период с января по февраль. Сезон дождей длится с июня по октябрь, годовая сумма осадков составляет 1000 мм (22). Арбовирусные заболевания эндемичны в Мериде из-за благоприятных экологических условий.²¹. Денге постоянно передается в этом районе с 1979 года, тогда как Чикунгунья и Зика циркулируют совместно с 2015 года.^22,23. Пиковый сезон передачи арбовирусных заболеваний приходится на период с июля по ноябрь, хотя случаи могут возникать в течение всего года.²⁴. Заболеваемость этими инфекциями зависит от сезонности. Аа. Египеткоторые наиболее многочисленны в период с августа по октябрь.

Дизайн исследования и сбор данных

Это исследование было проведено на подмножестве домов, обнаруженных в 50 кластерах кварталов, которые участвовали в исследовании TIRS в период с 23 июня 2021 года по 2 апреля 2022 года. Рандомизация для исследования TIRS проводилась с использованием рандомизации с ограничением по ковариатам, как описано в²⁵. Исследование состояло из фазы лечения TIRS (длившейся с конца апреля до начала июня 2021 г.), проводимой только в 25 кластерах, входивших в группу лечения, и фазы энтомологического наблюдения, проводимой через 1, 3, 6 и 9 месяцев после -TIRS в группе из 1500 домов, распределенных 1:1 между лечебными и контрольными группами. Фосфорорганический инсектицид пиримифос-метил (Actellic 300CS®) применялся в соответствии с протоколами ВОЗ/ПАОЗ.²⁶. В обоих кластерах меры по борьбе с переносчиками (опрыскивание УМО на грузовиках с использованием малатиона) могут быть предприняты в ответ на симптоматические случаи АБВ, о которых сообщалось в Министерство здравоохранения Юкатана (YMOH). В течение 2021 года 23 контрольных кластера и 22 TIRS-кластера получали УМО-опрыскивание малатионом в среднем 1,9 раза в год. Очень низкая частота распылений УМО и сбалансированное распределение между лечебными и контрольными группами заставили нас предположить, что влияние этого спорадического источника контроля на Ае. Египта возрастная структура будет незначительной.

На этапе энтомологического надзора комары собирались с помощью аспираторов «Прокопак».²⁷ из подмножества всех домов, участвующих в исследовании, чтобы соответствовать нашим расчетным расчетам мощности (см. ниже). Взрослых комаров, отдыхающих в помещении, собирали в течение 10 минут в каждом доме с помощью аспираторов Prokopack командами из двух обученных полевых сборщиков. Никакие личные пестициды или репелленты не использовались. Собранных комаров живыми транспортировали в Отделение энтомологических биоанализов Автономного университета Юкатана (UCBE-UADY) для определения пола, идентификации видов и вскрытия, а затем сохраняли в RNALater (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США) с 1,5 мкл Tween® 20. (Sigma-Aldrich Co.) при температуре – 80 °C для дальнейших молекулярных исследований. Биологические анализы конусов Всемирной организации здравоохранения проводились ежемесячно в течение 8 месяцев после вмешательства в десяти домах, получавших лечение, и в десяти контрольных домах, где использовались выращенные в лаборатории чувствительные Ae. aegypti (штамм Рокфеллера) и оценка 24-часовой смертности.

Расчет размера выборки

Мы стремились обнаружить разницу в 25% или более в доле нерожавших самок. Ае. Египта между кластерами вмешательства и контроля. Для достижения этой цели мы отобрали шесть самок комаров из каждого кластера в каждом из 50 кластеров, всего 300 самок на дату исследования, предполагая уровень значимости 5% и мощность 80%. При таком размере выборки мы сможем количественно оценить коэффициент нечетности (OD) 0,21 или ниже для бинарных исходов и коэффициент заболеваемости (IRR) 0,29 или ниже для результатов подсчета (таблица). С1). Все самки, собранные в домах, где проводились вскрытия, были включены в статистический анализ для оценки эффективности вмешательства.

Определение физиологического возраста

Определить физиологический возраст самки. Ае. Египтамы полагались на три основных показателя. Во-первых, мы использовали метод Половодовой для изучения изменений морфологии репродуктивной системы и выявления «остатков или расширений фолликулярной ножки».¹⁵. Фолликулярные расширения — это рубцы, которые появляются каждый раз, когда яйцеклетка выходит из яичника. Число расширений ножки отражает количество завершенных гонотрофных циклов, что позволяет не только подсчитать количество циклов, но и разделить самок на нерожавших (молодые самки, не отложившие яйца) и рожавших или повторнородящих самок (самки старшего возраста, уже принявшие яйца). кровяная мука и отложенные яйца) (рис. 1). Во-вторых, мы исследовали фолликулярную стадию овариол в процессе оогенеза, которая отражает степень созревания яйцефолликула в пределах отдельной овариолы. Мы следовали пятистадийной классификации Кристоферса развития фолликулов у женщин. Ае. Египта¹⁶начиная от стадий роста или превителлогенной стадии (FI-FII) до стадий прорастания или вителлогенной стадии (FIII-FV). Стадия FI возникает исключительно у некормленных нерожавших самок и продолжает расти до стадии FII, если самку спаривают, но не кормят. Прием крови инициирует третью фазу (FIII) и может завершить остальные трофические фазы (FIV) до достижения удлиненной зрелой формы (FV). После откладки яиц можно определить мешотчатую стадию, где ножка овариолы остается слегка набухшей до тех пор, пока не определяются расширения овариолы (рис. 1). Фигура С1 показаны примеры вскрытий, указывающие на различные стадии дилатации и фолликула. Наконец, мы классифицировали самок, питавшихся кровью, по степени переваривания крови, используя оценку Селла перед диссекцией яичников. Мы расширили шкалу Селла, включив в нее недавнее кормление, где ярко-красная кровь, независимо от объема, указывала на питание в течение 24 часов после сбора, и ей был присвоен показатель Селла 2. Как правило, самка Ае. Египта Для завершения приема крови требуется 2–3 дня, тогда как развитие яиц от стадии FI до стадии FV занимает от 1,67 до 5 дней после завершения приема крови в идеальных температурных условиях при 28,9 ° C.²⁸. Кроме того, в контролируемых условиях вылупление яиц занимает в среднем три дня.

Чтобы получить точные измерения и предотвратить рост фолликулов в яичниках, самкам Ае. Египта были иммобилизованы путем замораживания и препарированы в течение 8 часов после сбора. Отдельные самки комаров препарировали в фосфатно-солевом буфере (PBS) по методу Половодовой.¹⁵. Яичники осторожно удаляли, овариальную оболочку отделяли и овариолы отделяли с помощью препаровальных игл под стереоскопом, увеличенным в 40 раз. Затем овариолы окрашивали в течение 1 минуты раствором нейтрального красного, который ежедневно готовили в PBS. Затем их монтировали и наблюдали без покровного стекла под сложным микроскопом с оптикой дифференциального интерференционного контраста (DIC) при 100-кратном и 200-кратном увеличении. Вскрытие проводили два обученных энтомолога (CQ и JC), которые до проведения данного исследования проводили практику с использованием выращенных в лаборатории комаров с известной гонотрофной историей.

Меры для анализа

Мы оценили следующие энтомологические переменные, в том числе: 1) плотность самок Ае. Египта захватывается в помещении (переменная подсчета); 2) статус нагрубания (двоичная переменная, некормленная = 0, кровяная = 1) и вес (непрерывная переменная) самки Ае. Египта использование оценки Селлы; 3) Четность (двоичная, нерожавшая = 0, рожавшая = 1); и 4) «физиологический возраст» женщины. Ае. Египта (порядковая категориальная переменная) (рис. 1). В отсутствие возрастной смертности (как в случае с насекомыми) структура репродуктивного возраста комаров (измеренная как количество расширений у рассеченных самок) может быть использована для оценки кривых выживаемости на уровне популяции.¹¹. В контексте нашего исследования большее расширение указывает на большее количество гонотрофических циклов, которые являются основным показателем репродуктивного возраста.¹¹. Форма линии, соответствующей графику с репродуктивным возрастом (количеством расширений) по оси X и натуральным логарифмом числа самок в каждом возрастном классе по оси Y, позволяет сделать вывод, изменяется ли смертность линейно или нет. линейно с возрастом¹¹. Мы использовали максимальное правдоподобие для подбора различных функций к данным и сравнивали, предсказывает ли нелинейная аппроксимация данных лучше, чем линейная аппроксимация, используя модуль аппроксимации кривой Matlab (Mathworks).

Мы оценили потенциал трансмиссивности каждой рассеченной самки, отслеживая количество фолликулярных дилатаций и фолликулярную стадию. Для женщины Ае. Египта для приобретения способности передавать арбовирусы восприимчивому хозяину требуется инкубационный период (ЭИП) продолжительностью от 8 до 12 дней. В этот период самка комара претерпевает два расширения фолликулов (что указывает на два приема крови и два гонотрофических цикла) и переходит на фолликулярную стадию FII до следующего приема крови. Следовательно, мы идентифицировали самок с более чем одной дилатацией и на стадии фолликула FII или за ее пределами как потенциальных передатчиков арбовируса (которые могли пережить EIP) или непереносчиков.

статистический анализ

Чтобы выявить различия между экспериментальной и контрольной группами, мы использовали тесты хи-квадрат (час²) для категориальных переменных и безусловных обобщенных линейных смешанных моделей с использованием моделей Пуассона со случайными эффектами (счетные переменные) и логистических (бинарные переменные) моделей с идентификатором кластера в качестве случайного пересечения. Модели использовались для оценки коэффициентов заболеваемости (IRR) и отношений шансов (OR) соответственно, включая пределы 95% ДИ, как в⁶. Эффективность TIRS рассчитывалась как Эффективность = 1-IRR для исходов подсчета и Эффективность = 1-OR для бинарных исходов.²⁹. Статистический анализ и визуализация данных проводились с использованием Stata SE 17 и среды программирования R (https://www.r-project.org/), а также пакеты «stats», «lme4» и «ggplot2».³⁰.

Этические соображения

Это исследование было проведено в соответствии с протоколом исследования TRIS и всеми применимыми правилами и законодательством. Перед вмешательством и посещением энтомологического обследования от владельца домашнего хозяйства было получено письменное информированное согласие. Протокол исследования TIRS, формы информированного согласия и подтверждающие документы были одобрены Институциональными наблюдательными советами Университета Эмори (IRB00108666) и Автономного университета Юкатана (UADY) (CEI-05-2020). Кроме того, протокол исследования был зарегистрирован на сайте Clinicaltrials.gov (NCT04343521, зарегистрирован 04.13.2020).